Z čeho se vyrábí polyuretanová pěna, proč se pěna rozpíná?

Každý, kdo někdy přemýšlel o zateplení svého domova, slyšel o polyuretanové pěně a považoval ji za jednu z možných variant zateplení. Ale co je to za materiál? Má smysl ho používat na zateplení? Jaké jsou výhody a nevýhody polyuretanové pěny? Na tyto otázky odpovíme níže.

Co je polyuretanová pěna

Polyuretanová pěna (zkráceně PUF) je druh plastu s porézní strukturou; ve skutečnosti se skládá z mnoha buněk izolovaných od sebe. Jeho charakteristickým rysem je, že dominantní roli ve složení polyuretanové pěny hraje plynná látka: plyn vyplňuje všechny buňky, jeho celkový podíl na složení materiálu je asi 85–90%. Zbylých 15–20 % zabírá tvrdý plast, který tvoří tenké stěny těchto buněk.

Polyuretanová pěna se objevila jako vedlejší produkt experimentů, které provedli němečtí vědci z laboratoře IG Farben pod vedením Otto Bayera. Při syntéze polyolu a polyisokyanátu získali novou látku s velmi neobvyklými vlastnostmi. Tento produkt si brzy získal oblibu díky jedinečné kombinaci vlastností a snadné výrobě.

Právě díky jednoduchému způsobu výroby je dnes polyuretanová pěna na stavbách velmi žádaná. Chemická reakce, ke které dochází, když jsou tyto dvě látky smíchány, vytváří polymer, což je tvrzená pěna. V závislosti na rychlosti reakce a poměrech smíchaných látek je možné získat polyuretanovou pěnu se zcela odlišnými vlastnostmi (s různou velikostí buněk a tloušťkou stěn mezi nimi). Různé poměry při míchání polyuretanové pěny se používají pro různé úkoly. Některé jsou vhodné pro izolaci domů, jiné – pro izolaci potrubí a další – pro odstranění trhlin a mezer.

Druhy polyuretanové pěny

• Měkká (elastická) polyuretanová pěna – známá pěnová pryž, má hustotu 5–35 kg/m³. Je široce používán díky své měkkosti, elasticitě a prodyšnosti. Používá se jako obalový materiál, podšívka do bot a oděvů, k vycpávání nábytku a hraček a k výrobě houbiček na mytí nádobí nebo těla.
• Tuhá polyuretanová pěna se ve stavebnictví začala používat relativně nedávno. V současné době se aktivně používá asi 30 různých značek tuhé polyuretanové pěny, výběr se provádí v závislosti na stanovených cílech – ať už jde o izolaci nebo například zvukovou izolaci automobilu.

Технические характеристики

• Tepelná vodivost

PPU je jedním z nejspolehlivějších tepelných izolantů. Má nízký součinitel tepelné vodivosti – podle složení materiálu je přibližně 0,020–0,037 W/(m K).

Tento materiál má velmi nízkou úroveň absorpce vlhkosti – izolace absorbuje maximálně 1–3 % vlhkosti za den. Procento závisí na hustotě polyuretanové pěny. Čím vyšší je hustota, tím méně vlhkosti může izolace absorbovat. Kromě toho mohou být přidány další látky pro zlepšení odolnosti vůči vodě. Například použití ricinového oleje při syntéze zvyšuje voděodolnost PU pěny 4x.

Zvukově-izolační vlastnosti materiálů jsou dány několika parametry: prodyšností, elasticitou, vlastnostmi tlumení nárazů a tloušťkou izolace. Pro pohlcování hluku se nejlépe hodí poloelastický typ polyuretanové pěny, která má optimální poměr velikosti buněk a tloušťky stěny nutné pro zpoždění zvuků.

Hustota materiálu se pohybuje od 30 do 80 kg/m³, závisí na podílu polyolu a polyisokyanátu, přítomnosti přídavných látek a rychlosti reakce. Různé druhy práce vyžadují různé hustoty materiálu.

Polyuretanová pěna má nízkou úroveň hořlavosti. Podle třídy patří do jedné ze tří skupin: TV (těžko hořlavá), TC (těžko hořlavá) a C (samozhášecí). Přes zpočátku nízkou úroveň hořlavosti se požární odolnost polyuretanové pěny dále zvyšuje. K tomu se používají dvě metody: změna chemického vzorce a přidání nehořlavých plniv. Vzhledem k tomu, že první metoda je poměrně drahá, častěji se uchýlí k zavedení speciálních přísad do kompozice, aby se snížila úroveň hořlavosti. Mezi tyto přísady patří halogeny a sloučeniny fosforu. Často, aby se snížily náklady na izolaci v požárně nebezpečných prostorách, se na běžnou polyuretanovou pěnu nanáší tenká vrstva ohnivzdorné kompozice obsahující přísady.

Životnost deklarovaná výrobci je 20–30 let. Ale s přihlédnutím k tomu, že továrny postavené v 70. letech používaly polyuretanovou pěnu, která si stále zachovává 90 % svých vlastností, lze tvrdit, že skutečná životnost polyuretanové pěny je mnohem delší, než uvádějí výrobci.

PU pěna je odolnější vůči agresivnímu chemickému prostředí než pěnový polystyren. Nebojí se alkoholů, benzínu, změkčovadel, olejů a zředěných kyselin. Odolný vůči esterům s ketony. A dokonce ani koncentrovaná kyselina není vždy schopna ji poškodit.

Při nanášení hmoty na kovový povrch se nemusíte bát rzi: při nanášení polyuretanové pěny se tvoří ochranné filmy. Jeden z nich bude přiléhat ke kovu, druhý bude v kontaktu s vnějším prostředím. Stupeň ochrany kovu bude záviset na značce polyuretanové pěny.

Materiál se stává absolutně bezpečným po vytvrzení (10–20 sekund po aplikaci). Pokud zahřejete polyuretanovou pěnu na 500 °C, začne se uvolňovat oxid uhličitý a oxid uhelnatý. Laboratorní studie ale dokazují, že dřevo nebo guma zahřátá na stejnou teplotu uvolňuje mnohem více látek nebezpečných pro zdraví.

Výhody polyuretanové pěny

• Má vynikající adhezní vlastnosti. Materiál má vynikající přilnavost při aplikaci a snadno přilne ke všem materiálům (cihla, beton, kov, sklo, omítka, střešní lepenka, dlaždice), díky čemuž je univerzální pro téměř jakýkoli povrch.
• Významným rozdílem od panelové nebo deskové izolace je absence švů a spojů. Do domu izolovaného polyuretanovou pěnou nebude moci foukat vítr, protože materiál se po aplikaci stane jedním.
• Umožňuje snadno izolovat povrchy nejsložitějších tvarů a jakákoliv těžko dostupná místa.
• Vynikající mrazuvzdornost a tepelná odolnost. Teplotní změny pro něj nejsou děsivé. Tato izolace odolává teplotnímu rozsahu od -200 do +200 °C.
• Minimální náklady na dopravu materiálů pro izolaci, protože nádrže s látkou zabírají méně místa než desky z pěnového polystyrenu nebo bloků z minerální vlny. A v případě potřeby lze kompozici vyrobit přímo na staveništi.
• Velmi lehký, téměř nezatěžuje povrch. To je důležité zejména při zateplování střechy.
• Má dobrou požární odolnost.
• Zvyšuje mechanickou pevnost předmětů.
• Na rozdíl od minerální vlny a pěnového polystyrenu, ve kterých snadno žijí hlodavci, nejsou dutiny v polyuretanové pěně vhodným místem pro bydlení z důvodu vzduchotěsnosti a vysoké hydroizolace.

Nevýhody polyuretanové pěny

• Navzdory skutečnosti, že polyuretanová pěna je málo hořlavý materiál, při vystavení vysokým teplotám může začít doutnat. Takže použití polyuretanové pěny na velmi horkých místech se nedoporučuje.
• Podléhá zničení vlivem ultrafialového záření. Při přímém slunečním záření se stává křehkým a křehkým a také začíná podléhat oděru a povětrnostním vlivům.
• Při nesprávném poměru složek nebo porušení technologie nástřiku se výrazně snižuje životnost materiálu. Vyberte si důvěryhodné dodavatele, kteří dodržují správný poměr látek a používají pro danou práci správné vybavení.

Centrum hydroizolací a ochranných nátěrů nabízí služby tepelné izolace z polyuretanové pěny. Stačí si objednat zpětné zavolání nebo zanechat požadavek na našich webových stránkách – manažer společnosti vás bude kontaktovat a zodpoví vaše dotazy.

Polyuretanová pěna, dále jen PPU — je pěnový materiál získaný smícháním dvousložkové kapaliny, zahrnující hydroxylovou a isokyanátovou složku.

Hydroxylová polyolová složka nebo složka A je směs polyolů na bázi esteru nebo jednoduchého esteru s koncovými -OH skupinami, pěnidel, katalyzátorů, povrchově aktivních látek, zpomalovačů hoření a dalších funkčních přísad.

Isokyanátová složka nebo složka B je chemická sloučenina obsahující funkční skupinu -NCO; polymerní MDI se nejčastěji používá při výrobě tuhé polyuretanové pěny a TDI pro elastickou polyuretanovou pěnu.

Když se smíchají složky A a B, probíhají současně tři reakce:

1. Mezi isokyanátem a vodou se tvoří kyselina karbamová, která se rozkládá za uvolnění oxidu uhličitého a aminoskupiny;
2. Mezi isokyanátem a aminem se tvoří substituovaná močovina;
3. Mezi isokyanátem a polyolem, což vede k tvorbě polyuretanu.

Typy buněk

Materiál může mít strukturu s otevřenými buňkami, tj. vzduch vyplňuje vnitřní prostor pěny, a také strukturu s uzavřenými buňkami, kdy jsou buňky naplněny freonem a oxidem uhličitým.

Co se přidává do složky A?

Polyétery a polyestery

Polyol, jako základní složka systému, tvoří při interakci s isokyanátem strukturu polyuretanové pěny. Podle chemické povahy se dělí na dva typy: jednoduché a komplexní polyestery.

Polyétery získané během polymerační reakce propylenu/ethylenoxidu za přítomnosti vícesytných alkoholů, oligosacharidů nebo polyfunkčních aminů.

Při výběru jednoduchého polyesteru pro výrobu polyolové složky polyuretanové pěny věnujte pozornost:

1. Molekulová hmotnost – nízkomolekulární polyestery (například PPG 200-600) s krátkým řetězcem mají pevnější strukturu pěny; vysokomolekulární polyestery (například PPG 1000-6000) s dlouhým řetězcem mají pružnější strukturu pěny.
2. Hydroxylové číslo, funkčnost a výchozí produkt polymerace ukazují na reaktivitu s isokyanátem a kompatibilitu s dalšími přísadami ve směsi.

Polyestery se získávají lineární polykondenzační reakcí dikarboxylových kyselin s vícesytnými alkoholy.

Při výběru komplexního polyesteru pro výrobu polyolové složky věnujte pozornost:

1. Struktura: amorfní nebo krystalická. Pro systémy stříkání, lití a vstřikování je výhodné použít komplexní polyester s amorfní strukturou, tj. kapalný polyol při pokojové teplotě.
2. Viskozita, aby množství přidaného polyesteru neovlivnilo konečnou viskozitu složky A, což by mohlo ovlivnit způsob zpracování.
3. Hydroxylové číslo – udává reaktivitu s isokyanátem.
4. Číslo kyselosti – ovlivňuje trvanlivost polyolové složky, protože pokud je obsah vyšší než 2 mg KOH/g, snižuje aktivitu katalyzátorů aminového typu.

Při výrobě polyuretanové pěny se používají pro tuhé pěny, protože poskytují vyšší pevnost, zvyšují tepelnou stabilitu a požární odolnost hotové polyuretanové pěny.

<img data-src=»https://rpkpu.ru/upload/medialibrary/fde/55qz7rqx3a7ke3hxr6hlft4lbm69mfs8.jpg» width=»1000″ height=»565″ />

Pěnové koncentráty

K pěnění polyuretanové pěny dochází díky dvěma typům pěnidel: chemickým a fyzikálním.

Chemické pěnidlo je voda. Během reakce se v důsledku tlakového rozdílu ve směsi rozptýlí oxid uhličitý, což vede k neustálému zvětšování objemu směsi, dokud voda zcela nezreaguje. Pěnový materiál má nízkou hustotu 10-20 kg/m3, což znamená nižší spotřebu polyuretanové pěny při zpracování a zlepšené zvukotěsné vlastnosti díky otevřeným buňkám. Vzhledem k tomu, že tato polyuretanová pěna má strukturu s otevřenými buňkami, má zvýšenou absorpci vlhkosti, takže rozsah použití je omezený. Například RPK NV-103 lze použít k izolaci a odhlučnění podkroví, vnitřních příček místností a podlah mezi patry.

Fyzikální pěnidlo Existují různé typy freonů. Během reakce se směs rozpíná a zvětšuje svůj objem a dutiny vzniklé uvolňováním oxidu uhličitého se vyplňují freonem. Použití fyzikálních pěnidel snižuje tepelnou vodivost materiálu, teplotu použití, což rozšiřuje použití materiálu bez ohledu na klimatické podmínky. Například RPK NF-303, tuhá polyuretanová pěna s uzavřenými buňkami, je určena pro mechanické zatížení. Používá se jak pro tepelnou izolaci vnitřních i vnějších prostor, tak pro izolaci potrubí a chladicích komor. Roztažnost pěny od okamžiku aplikace se zvyšuje až 30krát.

Katalyzátory

Katalyzátory se zavádějí k regulaci rychlosti reakce mezi isokyanátem, vodou a polyolem. Uvolňování oxidu uhličitého a zesíťování molekul by mělo probíhat takovou rychlostí, aby plyn zůstal v polyuretanové pěně a po procesu uvolnění si zachoval svůj tvar bez smrštění. Jako katalyzátory se obvykle používají terciární aminy, jako je triethyldiamin a jeho deriváty. Katalyzátory se volí v závislosti na tom, zda spouštějí reakce uretanu, tvorby močoviny a trimerizace isokyanátu. Katalyzátory na bázi terciárních aminů ovlivňují průběh výše uvedených reakcí; je důležité zvolit jejich rovnováhu v systému polyolových složek tak, aby nedošlo k narušení vlastností výsledného materiálu.

Povrchově aktivní látky (tenzidy)

Povrchově aktivní látky snižují povrchové napětí, regulují velikost buněk, stabilizují strukturu pěny, čímž zabraňují vzniku dutin a destrukci pěny. Používají se organické povrchově aktivní sloučeniny, jako jsou blokové kopolymery polydimethylsiloxanu.

retardéry hoření

Zpomalovače hoření ovlivňují chemický proces vytvrzování polyuretanové pěny, snižují hořlavost. Dodávají polyuretanové pěně odolnost proti vznícení a ve fázi výroby snižují viskozitu polyolové složky.

<img data-src=»https://rpkpu.ru/upload/medialibrary/cd7/1n47vccad49zl53ur1r4av3zuhd0bs85.jpg» width=»1024″ height=»682″ />

Další přísady

Do polyolové složky se přidávají různé pomocné látky, které dodají výsledné polyuretanové pěně další fyzikální a mechanické vlastnosti: zvýšenou přilnavost, elastičtější strukturu nebo naopak tužší. V případě potřeby se přidávají barviva pro zabarvení hotové pěny.

Při výběru polyuretanové pěny je důležité prostudovat objekt a povrch aplikace, aby bylo možné předem vypočítat spotřebu materiálu.

Výrobky společnosti Rostov Polyurethane Company se používají v různých odvětvích průmyslu, výroby a stavebnictví. Specialisté RPC vyberou materiál dle požadavků a přání spotřebitele.